基于模型的蓄电池管理系统的研究

摘要

为了满足燃料电池汽车的安全性、动力性、经济性，需要从整车的层面上提出对辅助动力源系统的要求，辅助动力源系统包括辅助动力源及其管理系统。本文的研究内容就是基于“超越二号”燃料电池汽车动力系统阐述了如何设计辅助动力源以及如何开发其管理系统。本文第一章简要论述了开发燃料电池汽车的必然性、以及燃料电池汽车的发展状况。第二章阐述了采用辅助动力源的必要性及几种辅助动力原的性能比较。第三章论述了燃料电池汽车动力系统对蓄电池的设计要求。第四章给出了锂离子蓄电池模型建立的依据以及得到模型中参数的一种方法；在第五章具体说明了超越二号中动力锂离子蓄电池管理系统的实现。第六章给出了对动力蓄电池及其管理系统的总结与对未来的展望。关键词：燃料电池汽车　锂离子电池　参数辨识　蓄电池管理系统

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前 言

第一章燃料电池汽车的发展历史及现状

1.1开发新能源汽车的必然性

1.2国内外燃料电池汽车研究情况

1.3小结

第二章采用辅助动力源的必要性及几种辅助动力源的性能比较

2.1燃料电池汽车动力系统结构

2.2燃料电池汽车动力系统采用辅助动力源的必要性

2.3燃料电池汽车动力系统中的关键技术

2.4几种辅助动力源的性能比较

2.5小结

第三章燃料电池汽车动力系统对蓄电池的设计要求

3.1蓄电池的基本概念

3.2蓄电池设计约束条件分析

3.3蓄电池电参数的设计流程

3.4超越二号燃料电池汽车中蓄电池设计实例

3.5小结

第四章锂离子蓄电池模型建立及其参数辨识

4.1模型建立的必要性

4.2模型建立的一般方法

4.3锂离子蓄电池模型的建立

4.4等效电路法的优缺点

4.5参数辨识与模型建立之间的关系

4.6最小二乘法介绍

4.7参数辨识思想及其实现

4.7.1参数辨识的思想

4.7.2辨识思想的实现

4.7.3仿真计算结果

4.7.4结论

4.8小结

第五章锂离子蓄电池管理系统的实现

5.1锂离子蓄电池对其管理系统的要求

5.1.1软件功能要求

5.1.2硬件功能要求

5.2蓄电池管理系统整体结构及模块功能划分

5.2.1蓄电池管理系统整体结构

5.2.2管理系统中各模块的功能划分

5.3蓄电池管理系统整体电源方案

5.4管理系统中关键技术的实现

5.4.1平衡电路(EQU)的实现

5.4.2单体电压测量模块实现

5.4.3整体电压及电流测量模块

5.4.4总线通信的实现

5.4.5若干关键量的计算方法

5.5管理系统ECU的测试

5.5.1 HIL(Hardware-in-the-Loop)测试介绍

5.5.2管理系统ECU需要测试的内容及方法

5.5.3测试结果

5.6小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附 录

致 谢